¿Qué es el Reconocimiento Facial?

¿Cómo funciona el reconocimiento facial? El reconocimiento facial es una forma de reconocer un rostro humano a través de la tecnología. Un sistema de reconocimiento facial utiliza la biometría para mapear los rasgos faciales de una fotografía o video. Compara la información con una base de datos de caras conocidas para encontrar una coincidencia.

La mayoría de las personas se sienten cómodas usando el reconocimiento facial usándola en los filtros Instagram y el Face ID. Pero esta tecnología relativamente nueva puede llamar un poco la atención cuando te detienes a pensar en ella. Tu cara es como una huella digital, y la tecnología detrás del reconocimiento facial es compleja.

Como con cualquier tecnología nueva, el reconocimiento facial tiene sus desventajas. Estos inconvenientes se están haciendo más evidentes a medida que los militares, la policía, los anunciantes y los creadores de falsificaciones encuentran nuevas formas de aprovechar el software de reconocimiento facial.

Ahora, más que nunca, es esencial que la gente entienda cómo funciona el reconocimiento facial. También es importante conocer las limitaciones del reconocimiento facial y cómo se desarrollará en el futuro.

El reconocimiento facial es sorprendentemente simple

Antes de entrar en los diferentes medios de reconocimiento facial, es importante entender cómo funciona el proceso de reconocimiento facial. Aquí te dejamos tres aplicaciones para el software de reconocimiento facial, y una explicación sencilla de cómo se reconocen o identifican caras:

  • Reconocimiento facial básico: Para los filtros Animoji e Instagram, la cámara de tu teléfono «busca» los rasgos definitorios de una cara, específicamente un par de ojos, una nariz y una boca. Luego, utiliza algoritmos para bloquear una cara y determinar en qué dirección está mirando, si tiene la boca abierta, etc. Vale la pena mencionar que esto no es una identificación facial, es sólo un software que busca caras.
  • Face ID y programas similares: Al configurar el Face ID (o programas similares) en tu teléfono, la aplicación toma una foto de tu rostro y mide la distancia entre tus rasgos faciales. Entonces, cada vez que vas a desbloquear tu teléfono, éste «mira» a través de la cámara para medir y confirmar tu identidad.
  • Identificar a un extraño: Cuando una organización quiere identificar un rostro con fines de seguridad, publicidad o vigilancia, utiliza algoritmos para compararlo con una amplia base de datos de rostros. Este proceso es casi idéntico al Face ID de Apple, pero a mayor escala. Teóricamente, se puede utilizar cualquier base de datos (tarjetas de identificación, perfiles de Facebook), pero una base de datos de fotos claras y preidentificadas es ideal.

Muy bien, vamos a entrar en el fondo del asunto. Debido a que el «reconocimiento facial básico» utilizado para los filtros Instagram es un proceso tan simple e inofensivo, nos vamos a centrar completamente en la identificación facial y en las muchas tecnologías diferentes que se pueden utilizar para identificar un rostro.

La mayoría de los reconocimientos faciales dependen de imágenes 2D

Como es de esperar, la mayoría de los programas de reconocimiento facial se basan exclusivamente en imágenes 2D. Pero esto no se hace porque la imagen facial 2D es súper precisa, se hace por conveniencia. La inmensa mayoría de las cámaras toman fotos sin profundidad, y las fotos públicas que se pueden utilizar para bases de datos de reconocimiento facial, por ejemplo, fotos de perfil de Facebook, están todas en 2D.

¿Por qué las imágenes faciales en 2D no son súper precisas? Bueno, porque una imagen plana de tu cara carece de rasgos identificativos, como la profundidad. Con una imagen plana, un ordenador puede medir la distancia de la pupila y el ancho de la boca, entre otras variables. Pero no puede decir la longitud de tu nariz o la prominencia de tu frente.

Además, la imagen facial en 2D se basa en el espectro de luz visible. Esto significa que las imágenes faciales en 2D no funcionan en la oscuridad, y pueden ser poco fiables en condiciones de iluminación oscura o funky.

Claramente, la forma de sortear algunas de estas deficiencias es usar imágenes faciales en 3D. ¿Pero cómo es posible? ¿Necesitas un equipo especial para ver un rostro en 3D?

Las cámaras IR añaden profundidad a tu identidad

Aunque algunas aplicaciones de reconocimiento facial se basan únicamente en imágenes 2D, no es raro que el reconocimiento facial también se base en imágenes 3D. De hecho, su experiencia con el reconocimiento facial probablemente implica una pizca de 3D.

Esto se logra a través de una técnica llamada lidar, que es similar al sonar. Esencialmente, los dispositivos de escaneo facial, como tu iPhone, hacen estallar una inofensiva matriz de infrarrojos en tu rostro. Esta matriz, una pared de láseres,  se refleja en tu cara y es captada por una cámara IR (o una cámara ToF) en tu teléfono.

¿Dónde ocurre la magia 3D? La cámara de infrarrojos de tu teléfono mide el tiempo que tarda cada pedacito de luz infrarroja en rebotar en tu cara y volver al teléfono. Naturalmente, la luz que se refleja en tu nariz tendrá un viaje más corto que la luz que se refleja en tus oídos, y la cámara IR utiliza esta información para crear un mapa de profundidad único de tu cara. Cuando se utiliza junto con la imagenología 2D básica, la imagenología 3D puede aumentar significativamente la precisión del software de reconocimiento facial.

La imagen Lidar es un concepto extraño que puede ser difícil de entender. Si te ayuda, trata de imaginarte que la malla de infrarrojos de tu teléfono (o cualquier dispositivo de reconocimiento facial) es un juguete o marco donde apoyas tu cara y la superficie se adapta a ella. Como un tablero de estos tu cara deja una huella en la malla de infrarrojos, donde tu nariz es notablemente más profunda que, digamos, tus ojos.

Imagenología térmica permite que el reconocimiento facial funcione por la noche

Uno de los defectos del reconocimiento facial 2D es que se basa en el espectro visible de la luz. En términos simples, el reconocimiento facial básico no funciona en la oscuridad. Pero esto puede solucionarse utilizando una cámara de imágenes térmicas (sí, como en las películas de acción).

«Espera un minuto», podrías decir, «¿no se basa la imagen térmica en la luz infrarroja?» Sí, así es. Pero las cámaras de imágenes térmicas no emiten ráfagas de luz infrarroja; simplemente detectan la luz infrarroja que emiten los objetos. Los objetos calientes emiten una tonelada de luz IR, mientras que los objetos fríos emiten una cantidad insignificante de luz IR. Las costosas cámaras de imágenes térmicas pueden incluso detectar sutiles diferencias de temperatura en una superficie, por lo que son la tecnología ideal para el reconocimiento facial.

Hay un puñado de maneras diferentes de identificar una cara con imágenes térmicas. Todas estas técnicas son increíblemente complicadas, pero comparten algunas similitudes fundamentales, así que vamos a tratar de mantener las cosas simples con una lista:

  • Se necesitan varias fotos: Una cámara de imágenes térmicas toma múltiples fotografías de la cara de un sujeto. Cada foto se enfoca en un espectro diferente de luz IR (ondas largas, cortas y medianas). Típicamente, el espectro de onda larga proporciona el mayor detalle facial.
  • Los mapas de vasos sanguíneos son útiles: Estas imágenes por infrarrojos también se pueden utilizar para extraer la formación de vasos sanguíneos en el rostro de una persona. Es espeluznante, pero los mapas de vasos sanguíneos se pueden usar como huellas dactilares faciales únicas. También se pueden utilizar para encontrar la distancia entre los órganos faciales (si las imágenes térmicas típicas producen imágenes de mala calidad) o para identificar moretones y cicatrices.
  • El sujeto puede ser identificado: Una imagen compuesta (o conjunto de datos) se crea utilizando múltiples imágenes IR. Esta imagen compuesta puede ser comparada con una base de datos facial para identificar al sujeto.

Por supuesto, el reconocimiento facial térmico suele ser utilizado por los militares, no es algo que encontrarás en unos grandes almacenes, y no es algo que vendrá con tu próximo teléfono móvil. Además, las imágenes térmicas no funcionan bien durante el día,  en entornos generalmente bien iluminados, por lo que no tienen muchas aplicaciones potenciales fuera de las militares.

Limitaciones del reconocimiento facial

Hemos pasado mucho tiempo hablando de las deficiencias del reconocimiento facial. Como hemos visto en las imágenes por infrarrojos y térmicas, es posible superar algunas de estas limitaciones. Pero todavía hay algunos problemas que no se han resuelto todavía:

  • Obstrucción: Como era de esperar, las gafas de sol y otros accesorios pueden hacer tropezar al software de reconocimiento facial.
  • Poses: El reconocimiento facial funciona mejor con una imagen neutra y orientada hacia adelante. Una inclinación o giro de la cabeza puede dificultar el reconocimiento facial, incluso para el software de reconocimiento basado en IR. Además, una sonrisa, mejillas hinchadas o cualquier otra pose puede cambiar la forma en que un ordenador mide tu rostro.
  • Luz: Todas las formas de reconocimiento facial dependen de la luz, ya sea del espectro visible o de la luz IR. Como resultado, las condiciones de iluminación extrañas pueden disminuir la precisión de la identificación facial. Esto puede cambiar, ya que los científicos están desarrollando actualmente tecnología de reconocimiento facial basada en sonar.
  • La base de datos: Sin una buena base de datos, el reconocimiento facial no puede funcionar. En esta misma línea, es imposible identificar una cara que no ha sido identificada correctamente en el pasado.
  • Procesamiento de datos: Dependiendo del tamaño y formato de una base de datos, los ordenadores pueden tardar un poco en identificar las caras correctamente. En algunas situaciones, como la policía, las limitaciones en el procesamiento de datos restringen el uso de la identificación facial para aplicaciones cotidianas (lo que probablemente sea bueno).

A partir de ahora, la mejor manera de sortear estas limitaciones es utilizar otras formas de identificación junto con el reconocimiento facial. Tu teléfono te pedirá una contraseña o una huella dactilar si no identifica ru rostro, y el gobierno chino utiliza tarjetas de identificación y tecnología de rastreo para cerrar el margen de error que existe en su red de reconocimiento facial.

En el futuro, los científicos seguramente encontrarán una manera de sortear estos problemas. Pueden utilizar la tecnología de sonar junto con el lidar para crear mapas de caras en 3D en cualquier entorno, y pueden encontrar formas de procesar datos de caras (e identificar a extraños) en un tiempo increíblemente corto. De cualquier manera, esta tecnología tiene un gran potencial de abuso, por lo que vale la pena mantenerse al día.

¿Cómo funciona la tecnología de identificación facial?

 

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